平行宇宙真的可能存在嗎？他們是好萊塢編劇最愛的設定，就像在《星艦迷航》名為《鏡子，鏡子》（Mirror，Mirror）的一集中那樣。科克船長被意外傳送到了一個古怪的平行宇宙中。在那裡，星際聯邦是一個由野蠻征服、貪婪和掠奪維繫的邪惡帝國。在那個宇宙中，史波克（Spock）留著嚇人的鬍子，而科克船長是一群貪婪的海盜的首領，通過奴役敵人和暗殺上級往上爬。
平行宇宙讓我們得以探索“如果……會怎樣”的世界，以及其美味、迷人的可能性。比如，在《超人》漫畫中，有好幾個平行宇宙，在那裡，超人的家鄉氪星（Krypton）沒有爆炸，或者超人最終洩露了自己的身份：溫文有禮的克拉克·肯特（Clark Kent），或者他娶了路易斯·萊恩並且有了超人寶寶。但是，平行宇宙僅僅是《陰陽魔界》的重演，還是在現代物理學中具備基礎呢？
縱觀歷史，幾乎在每個古代社會，人們都相信有其他層次的存在，有天神和幽靈的居所。基督教徒相信天堂、地域和煉獄，佛教徒相信涅槃和各種形態的意識，印度教徒則擁有數千種層次的存在。
基督教神學家茫然不知如何解釋天堂所在的位置，他們常常推測上帝居住在更高維度的層次中。令人吃驚的是，如果更高維空間的確存在，那麼許多被認為是上帝所具備的特性或許會成為可能。一個高維空間的生物或許能夠隨意消失又出現，或者能夠穿牆而過——這是通常被認為屬於上帝的能力。
近來，平行宇宙的概念成了理論物理學家之間辯論最為熱烈的話題之一。事實上，有數種形式的平行宇宙迫使我們重新思考“真實”的含義。在這一有關各種平行宇宙的辯論中，最處於風口浪尖的莫過於真實的含義本身。
在科學文獻中討論最激烈的有至少三種類型的平行宇宙：
有一種平行宇宙是歷史最悠久的辯論對象——高維空間。我們生活在三維（長、寬、高）空間內，這是常識。無論我們如何將一個物體在空間中移動，所有的方位都可以用這三種坐標表示。事實上，我們可以用這三個數字標出宇宙中任何物體的方位，從我們的鼻尖到所有星系最遙遠的角落。
第四維空間似乎有違常識。比如，如果讓一個房間充滿煙霧，我們不會看到煙霧消失在另一個維度中。我們不會在宇宙的任何地方見到物體突然消失，或者飄蕩到另一個宇宙去。這意味著任何高維空間——如果它們的確存在的話，都必須比一個原子更小。
三維空間構成了古希臘幾何學的根本基礎。比如，亞里士多德在他的文章《論天》（On Heaven）中寫道：“線只有一種量，面有兩種，而體有三種。超越了這些的量不存在，因為總共就只有三種量。”在公元前150年，亞歷山大城（Alexandria）的托勒密（Ptolemy）提出了第一條證明高維空間“不可能存在”的“證據”。在他的論文《論距離》（On Distance）中，他作了以下推理。作三條相互垂直的直線（就像構成房間角落的三條直線那樣）。很明顯，他說，與其他三條直線相互垂直的第四條直線是不可能畫出來的，因此第四維空間肯定是不存在的（他證明的事實上是我們的大腦無法將第四維度視覺化。你桌上擺放的PC機一直都在超空間內進行運算）。
在長達兩千年的時間裡，任何膽敢談論第四維度的數學家都要冒被嘲諷的風險。在1685年，數學家約翰·瓦里斯（John Wallis）攻擊第四維度，稱它為“造化的怪胎，比和半人馬更不靠譜。”在19世紀，“數學王子”卡爾·高斯（Karl Gauss）計算出了大量第四維度相關的數學，但由於它們可能引起激烈的攻擊而不敢發表。但是，高斯私下做了實驗，測試平面的三維古希臘幾何學是否的確描述了整個宇宙。在一次實驗中，他讓助手們留在三座山頂上，每人手執一盞燈籠，由此構成了一個巨大的三角形。高斯隨後測量三角形每個角的度數。讓他失望的是，他發現三角形的內角和都是180°。他總結說，如果規範的古希臘幾何學有什麼誤差的話，那麼這些誤差—定非常微小，無法用他的燈籠發現。
高斯將問題留給了他的學生格奧爾格·波恩哈德·黎曼（Georg Bernhard Riemann），黎曼寫下了基礎高維度數學（在數十年後被大量引入了愛因斯坦的廣義相對論中）。在一陣強烈的反對旋風中，在一次黎曼所作的著名演說中，他推翻了有兩千年曆史的古希臘幾何學，並且建立了高等、彎曲的維度的基本數學，至今我們仍然在使用它。
在黎曼非凡的發現於19世紀後期的歐洲廣為傳播之後，“第四維度”在藝術家、音樂家、作家、哲學家和畫家中變得大受歡迎。藝術史學家琳達·達倫波（Linda Dalrymple）認為，畢加索的立體主義事實上是從第四維度獲得了部分靈感（畢加索繪畫中雙眼面對前方、鼻子麵向另一方的婦人是一次將四維角度形象化的嘗試，因為從第四維空間可以同時看到婦人的臉、鼻子和後腦勺）。亨德森寫道：“就如黑洞一樣，'第四維度'擁有神秘的特質，無法完全了解，哪怕是科學家們自己。不過，'第四維度'的影響力遠比黑洞或者其他1919年後更新的科學假說更為深遠，除了廣義相對論。”
另一些畫家也進行了關於四維的創作。在薩爾瓦多·達利（Salvador Dali）的《十字架上的基督》（Christus Hypercubus）中，基督被釘在—個模樣古怪、漂浮著的三維十宇架上，那其實是一個超立方體，一個未展開的四維立方體；在達利著名的《記憶的永恆》（The Persistence of Memory）中，他試圖將時間表現為第四維度，因此用那隻融化的鐘作為隱喻。馬塞爾·杜尚（Marcel Duchamp）的《走下樓梯的裸女》（Nude Descending a Staircase）試圖通過捕捉一位走下樓梯的裸女的時移動態來表現時間是第四維度。第四維甚至出現在王爾德的短篇小說《坎特維爾的幽靈》（The Canterville Ghost）中，一個居住在四維空間中的幽靈在一座房屋裡徘徊不去。
四維空間還出現在一些H·G.威爾斯的作品中，包括《隱行人》（The Invisible Man）、《普拉特納的故事》（The Plattner Story）和《奇異的探訪》（The Wonderful Visit）（在後者中——它從此成了大量好萊瑪電影和科幻小說的靈感基礎，我們的宇宙與一個平行宇宙相撞。一位來自另一個宇宙的可憐的天使在偶然被獵人射中後落入了我們所在的宇宙。我們宇宙中的貪婪、小氣和自私使天使感到恐懼，並且最終自殺）。
羅伯特·海茵萊因（Robert Heinlein）也在《野獸們》（The Number of the Beast）中用略帶挖苦的方式對平行宇宙進行了探索。海茵萊因想像了四個勇敢的人駕駛著一位瘋子教授的跨維度跑車在平行宇宙中嬉鬧冒險。
在電視劇《旅行者——平行世界》（Sliders）中，一個年輕男孩從書中得到靈感，製造了一台能讓他在平行宇宙間“滑翔”的機器（那孩子讀的其實是我的書——《超空間》［Hyperspace］）。
但是，在歷史上，四維空間被物理學家認為不過是一種好奇心的產物，有關高維空間的證據從來沒有被發現過。當1919年物理學家西奧多·卡魯扎（Theodor Kaluza）寫出一篇備受爭議的論文，提及高維空間的存在之後，這一切開始發生了改變。他從愛因斯坦的廣義相對論入手，但將廣義相對論放到了五維之中（時間是一個維度，空間是四個維度，因為時間是第四個時-空維度，現在物理學家將第四維度稱作五維。）如果第五維度被壓縮得越來越小，則方程式會魔法般地分裂為兩個部分。其中之一描述愛因斯坦的標準相對論，但另一部分變成了麥克斯韋的光學理論！
這是令人震驚的發現。或許光的秘密隱藏在第五維度中！愛因斯坦本人也被這個解震撼了，它似乎給出了光和引力的完美統一（愛因斯坦對卡魯扎的解法非常震驚，他反复思索了兩年才最終同意讓這篇論文發表）。愛因斯坦給卡魯扎寫信說道：“通過一根五維圓柱實現（一種統一理論）的想法我從來沒想到過……一看之下，我非常喜歡你的想法……你的理論的形式統一令人吃驚。”
多年以來，物理學家一直問著這樣一個問題：如果光是波，那麼波動是什麼？光能夠在空的空間中穿越數十億光年的距離，但空的空間是真空，沒有任何內容。那麼，真空中的波動是什麼？使用卡魯扎的理論我們就有了回答這個問題具體的方案：光是第五維度中的漣漪。麥克斯韋方程精確地描述了光的全部性質，被證明完全是在第五維度中移動的光的方程。
想像在一個淺淺的池塘中游泳的魚。它們或許從來沒有懷疑過有第三個維度存在，因為它們的眼睛長在兩側，並且它們只能向前或者向後向左或者向右地遊。第三個維度對它們而言或許會顯得不可能。但，接下來想像池塘上落下的雨。儘管它們無法看到第三維度，但是它們能夠清楚地看到池塘表面漣漪的影子。同樣，卡魯扎的方程將光解釋為在第五維度中移動的漣漪。
卡魯扎還對五維空間在何處作出了解答。由於我們沒有見到關於第五維度的證據，它一定是被“卷”得非常小，以至於無法觀察到（想像將一張二維的紙緊緊捲起，變成一根圓筒。從遠處看去，圓筒就像一條一維的線條。這樣，一件二維物體可以捲起來變成一件一維物體）。
卡魯扎的論文最初引起了轟動。但在後來的歲月裡，對他的理論出現了反對的聲音。這一新的第五維度有多大？它是如何被捲起的？沒有答案。
愛因斯坦在幾十年的時間裡時不時地繼續研究這一理論。當他在1955年去世後，這一理論很快被遺忘，僅僅成為物理髮展史中一個古怪的註腳。
這一切都在一種令人吃驚的新理論出現後發生了改變，這種理論叫超弦理論（super string theory）。到20世紀80年代為止，物理學家們一直被淹沒在亞原子粒子的海洋中。每當他們使用強大的粒子加速器將一個原子打碎，都會發現有大量的新粒子被噴出。 J.羅伯特·奧本海默聲稱諾貝爾物理學獎應當頒給當年沒有發現任何新粒子的物理學家，這真叫人沮喪！名字聽起來像希臘語的亞原子粒子數量激增，嚇壞了恩里科·費米（他說：“要是我能記住所有這些粒子的名字，那我就能變成個植物學家了。”）經過數十年的辛勤工作，一種叫“標準模型”（standard model）的系統得以將粒子們進行分類。數十億美元、數千工程和物理學家的汗水以及20個諾貝爾獎都一件一件地投入給了艱難集合而成的標準模型。這是一種真正了不起的理論，似乎與所有亞原子物理相關的實驗數據都相符。
但是，儘管標準模型取得了實驗上的巨大成功，但它卻被一項嚴重缺陷所拖累。正如史蒂芬·霍金所說：“它很醜陋，並且是臨時性的。”它包括至少19個自由參數（包括粒子質量和它們與其他粒子相互作用產生的強度）、36個夸克和反夸克、3個精確又豐富的亞粒子副本，以及許多名字古怪的亞原子粒子，比如τ中微子（tau neutrino）、楊－密爾斯膠子（Yang－Mills gluon）、希格斯玻色子（Higgs boson）、W玻色子（W boson）和Z粒子（Z particle）。更糟糕的是，標準模型沒有提到引力。似乎很難相信大自然在其最重要、最根本的層面上會如此無序和極度不優雅。這是一種除去它的母親之外不招任何人喜歡的理論。標準模型徹頭徹尾的醜陋迫使科學家重新分析他們所有關於自然的假設，看看有什麼地方大錯特錯了。
如果分析過去幾個世紀的物理學，那麼前一個世紀中最重要的成就是將所有基礎物理學總結為兩個偉大的理論：量子理論（以標準模型為代表）和愛因斯坦的廣義相對論（描述萬有引力），值得注意的是，它們合在一起代表了基礎層次上所有物理學知識的總和。前者描述了非常微小的亞原子量子的世界，在那裡粒子們表演了一場精彩的舞蹈，時有時無，在同一時間出現在兩個不同地點。後者描述了巨大物體的世界，比如黑洞和大爆炸，並且使用了“光滑表面”、“拉伸的織物”以及“扭曲面”這樣的語言。兩種理論在各方面都截然相反，使用不同的數學、不同的假設和不同的物理圖像。就好像大自然有兩隻手，哪隻都不與對方進行溝通。此外，所有將兩種理論聯合的嘗試都徒勞無功。在50年的時間裡，試圖強行促成量子理論和廣義相對論聯合的嘗試都只產生了數量極多、毫無意義的結果。
超弦理論的降臨改變了這一切。超弦理論斷定電子和其他亞原子粒子不過是一根弦的不同振動形式，它像一個微型橡皮筋那樣起作用，如果擊打橡皮筋，它將以不同的方式振動，每種振動相當於一種不同的亞原子粒子。這樣，超弦理論解釋了目前為止已經在我們的粒子加速器中發現的數百種亞原子粒子，愛因斯坦的理論事實上僅僅是弦最低水平的振動之一。
超弦理論被認為是一種“萬物至理”，傳說中愛因斯坦在人生最後30年中為之困惑的理論。愛因斯坦想要一種單一的、全面的理論概括所有物理定律，能夠使他“讀取上帝的意志”。如果超弦理論能正確統一萬有引力和量子理論，那麼它或許象徵著兩千年前古希臘人提出物質由何組成的疑問以來科學的最高成就。
但是，超弦理論的古怪特點在於這些弦只能在特定的時空維度中顫動，它們只能在十維中顫動。如果試圖在其他維度中創造一種弦理論，它會在數學上崩潰。
當然，我們的宇宙是四維的（三維的空間和一維的時間）。這意味著其他六維肯定以某種未知的方式崩潰了，或者就像卡魯扎的第五維度那樣捲起來了。
近來，物理學家們對證明這些高維空間的存在進行了嚴肅的思考。或許證明高維空間存在的最簡單方法是從牛頓的萬有引力定律中找出差錯。在高中里，我們學到當我們進入太空的時候地球引力會減小，更精確地說，引力的減小與距離的平方成正比。但這只是因為我們生活在一個三維世界中（想像一個包圍地球的球體。地球的引力均勻地展開，遍布球體表面。如此一來，球體越大，引力越小。伹由於球體表面大小與其半徑的平方成正比，遍布球體表面的引力的強度會與半徑的平方成反比）。
如果宇宙有四個空間維度，那麼引力的減弱應當與分離距離的立方成正比，如果宇宙有n個空間維度，那麼引力應當以n－l次冪減弱。牛頓著名的反平方定律經測試被證明在天文距離下極為準確，那就是為什麼我們能以驚人的精確度讓空間探測器翱翔過土星的光環。但在近期之前，牛頓的反平方定律都從未在實驗室中進行過短距離測試。
首次在短距離內測試反平方定律的實驗於2003年在科羅拉多大學進行，結果為負。看來不存在平行宇宙，至少在科羅拉多沒有。但是這一負結果只不過吊起了其他物理學家們的胃口，他們希望這一實驗能以更高的精確度再次進行。
此外，2008年在瑞士日內瓦郊外投入使用的大型強子對撞機將用於尋找名叫“超粒子”（sparticle 或superparticle）的新型粒子，它是一種超弦較高的振動形式（你在自己周圍所看到的一切都只是超弦的最低振動）。如果超粒子由LHC發現，那它可能標誌著一場我們看待宇宙方式的革命，在這樣的宇宙中，標準模型僅僅代表超弦的最低顫動。
基普·索恩說：“到2020年，物理學家們會理解量子引力的定律，它將被發現是超弦理論的一種變型。”
除了高維空間之外，超弦理論還預測了其他平行宇宙，那就是“多元宇宙”。
關於超弦理論還有一個令人不安的問題：為什麼超弦理論必須有五個不同的版本？超弦理論可以成功統一量子理論和萬有引力，但要做到這點可以有五種方式。這相當令人尷尬，因為大多數物理學家都想要一種獨一無二的“萬物至理”。比如，愛因斯坦想知道是否“上帝在創造宇宙的時候有其他選擇”。他的信念是，統—切的場理論應當是唯一的。那麼，為什麼會有五種超弦理論？
1994年，另一則令人吃驚的消息炸開了鍋。普林斯頓高級研究所的愛德華·威騰（Edward Witten）和劍橋大學的保羅·湯森（Paul Townsend）推斷，所有的五種弦理論其實是同一種弦理論——只要我們添加第十一個維度。從第十一維度的著眼點來看，所有的五種理論就合併成了一種！這理論終究是獨一無二了，只要我們攀上第十一維的高峰。
在第十一維度中，可以存在一種新的數學對象，叫做膜（membrane，比如一個球體的表面）。這裡有一種驚人的意見：如果一個人從十一維掉人十維，全部的五種超弦理論都會出現，從一層膜開始。因此，所有的五種超弦理論都不過是將一層膜從十一維時空轉移到十維時空。
（為了將之形象化，想像一個在中間扣著一條橡皮筋的水皮球，想像用一把剪刀把球一剪為二，一半在橡皮筋上，一半在橡皮筋下，因此，將水皮球的上半部和下半部去掉後剩下的就是橡皮筋——一根弦。以同樣的方法，如果我們捲起第十一維，一張膜所留下的就只是它的中緯線，那是一根弦。事實上，這樣的切割有五種方式可以達到，使得我們在十維中有了五種不同的超弦理論。）
第十一維度給予了我們全新的圖景。它還意味著或許宇宙本身是一張膜，漂浮在一個十一維時空中。而且，並非所有這些維度都必須很小，事實上，有些維度可能是無限大的。
這提出了我們的宇宙存在於一個其他宇宙的多元宇宙中的可能性。想像—大堆漂浮的肥皂泡，或者膜。每個肥皂泡代表一整個飄浮在一個更大的十—維超空間中的宇宙。這些肥皂泡可以與其他肥阜泡相互聯合，或者破裂，甚至短暫出現又消失。我們可能生活在僅僅是這些肥皂泡宇宙之一的表面上。
麻省理工學院的麥克斯·泰格馬克（Max Tegmark）認為，在50年內，“這些'平行宇宙'的存在再不會比在100年前其他星系的存在更富爭議——當時我們的宇宙被稱為島宇宙（island universe）。”
超弦理論預測有多少宇宙？超弦理論有一個令人窘迫的特徵——宇宙可能有上萬億上萬億個，個個符合相對論和量子理論。有一種估計宣布這樣的宇宙可能有1古戈爾個（1古戈爾是1後面加上100個0）。
—般來說，這些宇宙之間的交流是不可能的。我們身體的原子就像是被捕蠅紙困住的蒼蠅。我們能夠在自己的膜宇宙的三維中任意行動，但是我們不能跳下宇宙進入超空間，因為我們被黏在了自己的宇宙裡。但引力作為時空的彎曲可以自由在宇宙間的空間裡漂浮。
事實上，有一種理論認為暗物質——一種包圍宇宙的不可見物質，也許是漂浮於一個平行宇宙中的普通物質。正如HG威爾斯的小說《隱形人》中那樣，一個人如果漂浮於我們之上的第四維中，他就會隱形。想像兩張平行的紙張，有人漂浮於其中上方的紙張之上。
以這種方式，有推測稱，暗物質或許是一個溧浮於我們之上另一個膜宇宙中的普通星系。我們能夠感覺到這個星系的引力，因為引力會慢慢在宇宙之間流動，但是另一個星係對我們而言會是不可見的，因為光在星系下面移動，這樣，這個星係將具有引力，但不可見，這符合對於暗物質的描述（還有另一種可能，暗物質或許由超弦的下一級振動組成。我們看到的周圍的一切，比如原子和光，都不過是超弦的最低振動。暗物質可能是較高振動的集合）。
自然，大多數平行宇宙可能已經死去，由沒形的亞原子粒子——比如電子和中微子——氣體組成。在這些宇宙中，質子或許是不穩定的，因此我們所知的一切物質都會慢慢衰變和溶解。由原子和分子組成的複雜物質在許多這樣的宇宙中或許不可能存在。
其他平行宇宙則可能恰恰相反，具有遠遠超出我們想像的複雜物質形式。它們可能並不只有一種由質子、中子和電子組成的原子，而是具有數量令人眼花繚亂的其他穩定物質形態。
這些膜宇宙也可能相撞，製造出宇宙焰火。普林斯頓的一些物理學家相信，我們的宇宙可能是1370億年前兩張巨大的膜相撞而產生的。那場巨大碰撞的衝擊波造就了我們的宇宙，他們認為。值得注意的是，在探索這一奇怪想法的實驗結果時，它們看起來符合目前繞地球運轉的WMAP（威爾金森微波各向異性探測器）人造衛星發來的結果（它被稱為“大衝撞”［big splat］理論）。
多元宇宙的理論具備一項對其有利的事實。當我們分析自然的常數時，我們發現它們被“調節”得非常精確，允許生命存在。如果增加核力的強度，那麼恆星們就會以過快的速度燒盡，無法讓生命產生。如果降低核力的強度，那麼恆星永遠不會燒著，生命無法存在。如果加強萬有引力，那麼我們的宇宙會在一場“大擠壓”（Big Crunch）中快速死去。如果減弱萬有引力，那麼宇宙會膨脹成一場“大凍結”（Big Freeze）。事實上，大自然的常數中有大量“偶然”，允許生命存在。看起來，我們的宇宙存在於一個具有很多參數的“可居住區”內，所有的參數都被“微調”成適宜生命存在。因此，我們要么接受這麼個結論：存在某種形式的上帝，選擇了我們的宇宙“剛好”適合生命；要么存在著數十億個平行宇宙，其中有許多已經死亡。正如弗里曼·戴森所說：“宇宙似乎知道我們即將到來。”
劍橋大學的馬丁·瑞斯爵士曾經寫道，這一精確的調節其實是多元宇宙的鐵證。有五種物理常數（比如不同的力的強度）被微調到適宜生命的存在，他認為還有無限多的宇宙，其自然參數不符合生命的要求。
這就是所謂的“人擇原理”。比較溫和的說法僅僅認為我們的宇宙是經微調後適宜生命的（因為我們在此是第一次作出這一論斷）。比較激進的說法是：或許我們的存在是某種設計的副產品，或者有意而為。大多數宇宙學家會同意人擇原理這個較為溫和的說法，但是關於人擇原理是能夠帶來新發現和新結論的新科學原理，還是僅僅對簡單事實的陳述，則存在許多爭論。
除了高維空間和多元宇宙之外，還有一種類型的平行宇宙，它使愛因斯坦頭痛不已，如今仍不斷折磨著物理學家們，那就是由普通量子力學預測的量子宇宙。量子物理學中的矛盾似乎非常棘手，以至於諾貝爾獎得主理査德·費曼喜歡說，沒有誰真正懂得量子理論。
具有諷刺意味的是，儘管量子理論是人腦有史以來提出的最成功的理論（通常精確到一百億分之一以內），但它基於鬆散的機會、運氣和概率之上。和牛頓理論不同，牛頓理論對物體的運動作出了確切、堅定的解答，量子理論只能給出一定的可能性。現代的奇蹟，如激光、互聯網、計算機、電視機、移動電話、雷達、微波爐等等，都建立在多變的可能性之上。
這一問題最辛辣的實例之一是著名的“薛定諤貓”（Schrodinger，s cat）問題（由量子理論的奠基人之一設計，他矛盾地提出了這一問題，為的是粉碎這一可能存在的解釋）。薛定諤反對對他理論的這一解釋，說：“如果有人非要堅持這該死的量子跳躍，那麼我會後悔被捲進了這碼事裡。”
薛定諤貓悖論是這樣的：一隻貓被放在一個密封盒子裡。在盒中，一把槍瞄準了貓（扳機被與一個放置在一塊鈾旁邊的蓋革計數器［Geiger counter］相連接）。通常，當鈾原子開始衰變，它會啟動蓋革計數器，隨後使槍開火，把貓殺死。鈾原子要么衰變，要么不會衰變。貓非生即死。這不過是常識。
但在量子理論中，我們不能確切地知道鈾是否會衰變。因此我們不得不添加兩種可能性，添加一個衰變原子的波函數和一個未衰變原子的波函數。但這意味著，為了描述那隻貓，我們不得不添加貓的兩種狀態，因此貓不是生就是死。它代表著一隻死去的貓和一隻活著的貓的總和！
正如費曼曾經寫道的那樣，量子力學“把自然描述得從常識觀點看來荒誕可笑。並且它與實驗結果完全一致。因此，我希望你們能夠接受自然的本來面目——荒誕可笑。”
對於愛因斯坦和薛定諤來說，這有違常理。愛因斯坦信仰“客觀事實”，—種常理，牛頓學說認為在常理中物體以確切的狀態存在，而不是以許多可能的狀態存在。然而，這一古怪的解釋卻處於現代文明的核心。沒有了它，現代電子學（以及我們身體的原子）無法存在（在我們的正常世界中，我們有時會開玩笑說要“有點兒懷孕”是不可能的。但在量子的世界中，事情會更離譜。我們同時以所有可能的肉體形式存在：沒懷孕的、懷孕的、孩子、老婦人、青少年、職業女性，等等）。
要解決這一高難度的悖論有幾種方式。量子理論的締造者相信哥本哈根派，認為一旦打開盒子，就可以作出衡量，並且判斷貓是死是活，波函數“崩塌”成了一個單獨的狀態，常識開始掌控一切。波已經消失，只留下粒子。這意味著，貓現在進入了一種確定的狀態（不是生就是死），並且不再被波函數所描述）
這樣一來，一道隱形屏障將原子的古怪世界和人類的宏觀世界隔離開來。對於原子世界而言，一切都由可能性的波來描述，在其中，原子可以同時存在於許多位置。在某個位置的波越大，在那一點發現粒子的可能性就越大。但對於大型物體來說，這些波就崩塌了，而物體存在於確切的狀態中，因此常識就取得了勝利。
（當客人們去愛因斯坦的家時，他會指著月亮發問：“月亮是因為有一隻老鼠看著它所以存在的嗎？”在某種意義上，哥本哈根派對此作出的回答或許會是肯定的。）
大多數博士階段的物理學課本都虔誠地忠於最初的哥本哈根派，但許多研究物理學家已經拋棄了它。我們現在擁有納米技術，並且能操控單個原子，因此時有時無的原子可以用我們的掃描隧道顯微鏡進行任意控制。沒有隱形的“牆”分隔微觀和宏觀世界，有的只是一個連續統一的整體。
目前，關於如何解決這一爭端並無一致意見，這個問題攻擊著現代物理學的心臟。在會議上，有許多種理論相互激烈競爭。一種少數派意見認為，一定有一種“宇宙意識”遍布宇宙。當作出度量的時候，物體會突然出現，而作出度量的是有意識的生物。因此，必定有遍布宇宙的宇宙意識決定了我們所處的狀態。有些物理學家——如諾貝爾獎得主尤金·維格納辯稱，這證明了上帝或某種宇宙意識的存在（維格納寫道：“不涉及意識就不可能完全一致地制定出［量子理論］的定律。”事實上，他甚至表達了對印度教吠檀多哲學［Vedanta philosophy］的興趣，在這種學說中，宇宙被一種包含一切的意識所支配）。
對於這一悖論的其他觀點是“多世界”構想，由休·埃弗萊特（Hugh Everett）在1957年提出，陳述宇宙不過是分裂為二，活者的貓位於其中一半，而死去的貓位於另一半中。這表示每當有量子事件發生，就會有平行宇宙大量繁殖和分化出來。每個可能存在的宇宙都是如此。一個宇宙越是荒誕，它的可能性就越小，但這些宇宙依舊存在。這意味著在一個平行宇宙中納粹贏得了第二次世界大戰，或者在一個世界中西班牙無敵艦隊從未被打敗，每個人都說西班牙語。換言之，波函數從未崩潰。它只是繼續發展，愉快地分裂成無數個宇宙。
如麻省理工學院物理學家艾倫·古斯（Alan Guth）所說：“有一個宇宙，在那裡貓王仍然活著，阿爾·戈爾（Al Gore）是總統。”諾貝爾獎得主弗蘭克·維爾澤克（Frank Wilczek）說：“我們腦中時常浮現出這樣的意識，有無窮多我們自身的輕微變異版本正過著他們的平行人生，每一刻都有更多複製品突然出現，開始延續我們那許許多多的'另一種'未來。”
有一種觀點正在物理學家中越來越受認同，它被稱作“消相干”。這一理論認為，所有這些平行宇宙都有可能，但我們的波函數已經與它們消相干了（即不再與它們一致振動），並因此不再與它們互動。這意味著在你的起居室裡，你可能同時與恐龍、外星人、海盜、獨角獸的波函數共存，它們全都深信它們的宇宙是“真正的”那個，但我們不再與它們“協調一致”了。
根據諾貝爾獎得主斯蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）的看法，這就像在自家起居室裡將收音機調到另一個電台。你知道自己的起居室充滿了來自全國和全世界各地大量無線電台的信號，但是你的收音機只能調到一個電台。它與其他的電台都“消相干”了（總而言之，溫伯格注意到“多世界”構想是“一個不幸的構想，除了所有其他想法之外”）。
因此，是否存在來自一個邪惡的、劫掠較弱的星球、屠殺自己敵人的星際聯邦的波函數？或許有，但即便有的話，我們也已經與那個宇宙不相干了。
當休·埃弗萊特與其他物理學家討論他的“多宇宙”理論時，他獲得的是令他困感不解或是漫不經心的反饋。有位物理學家，德克薩斯大學（University of Texas）的布萊斯·德維特（Bryce DeWitt）反對這一理論，因為“我感覺不到自己分裂但埃弗萊特說，這是類似於伽利略對那些說自己感覺不到地球在轉動的批評者們的回答（最終德維特勝過了埃弗萊特一方，並且被稱為這一理論的主要反對者）。
數十年來，“多世界”理論在晦暗不明中失去了活力。它太奇異了，不像是真的。埃弗萊特在普林斯頓的顧問約翰·韋勒（John Wheeler）最終總結說，與該理論相聯繫的“額外累贅”太多。但埃弗萊特的理論如今突然風行起來原因是物理學家試圖將量子理論應用於最後一塊拒絕被量子化的領域——宇宙本身。將測不准原理運用於整個宇宙會自然得出多元宇宙。
“量子宇宙學”的概念最初似乎在名稱上是自相矛盾的：量子理論涉及的是極小的原子世界，而宇宙學涉及的是整個宇宙。但想想這個：在大爆炸的那一刻，宇宙比一個電子還小得多。每一個物理學家都認同電子必須被量子化，即它們是由一個或然性波動方程（狄拉克方程）描述的，並且能存在於平行狀態中。因此，如果電子必須被量子化，如果宇宙曾經小於一個電子，那麼宇宙一定也存在於平行狀態中——一種自然通往“多世界”的方式。
然而，尼爾斯·玻爾的哥本哈根解釋在應用於整個宇宙的時候遇到了問題。哥本哈根解釋儘管在地球上的每一門博士階段的量子力學課程中都要傳授，但它依靠的是一個作出觀察的“觀察者”和波函數的崩潰。定義宏觀世界時觀察程序是必不可少的。但是在觀察整個宇宙的時候，怎麼能置身宇宙“之外”呢？如果有一個波函數描述了宇宙，那麼一個“在外面”的觀察者如何能使宇宙的波函數崩潰？事實上，有些人將從宇宙“之外”觀察宇宙的不可行視作哥本哈根解釋的致命缺陷。
在“多世界”方法中，對這一問題的解答很簡單：宇宙不過是存在於許多平行狀態中，它們全都由一個主波函數定義，稱作“宇宙波函數”（wave function of the universe）。在量子宇宙學中，宇宙是從真空的量子漲落開始的，即一個時空泡沫中的微小氣泡。時空泡沫中的大多數嬰兒宇宙都經歷過—次大爆炸，並且隨後立刻經歷一次大擠壓。這就是為什麼我們永遠都看不到它們，因為它們極小、壽命極短，在真空中時隱時現，這意味著，甚至“無物”也與嬰兒宇宙一起沸騰和時有時無，但在一定比例上，這太小，無法用我們的儀器發現。但是出於某些原因，時空泡沫中有一個氣泡沒有重新坍縮、造成大擠壓，而是繼續膨脹，這就是我們的宇宙。根據艾倫·古斯的說法，這意味著整個宇宙就是一頓免費午餐。
在量子宇宙學中，物理學家們從一個薛定諤方程的模擬入手，它支配電子和原子的波函數。他們使用作用於“宇宙波函數”的德維特-韋勒方程。通常，薛定諤波函數定義的是時間與空間中的每一點，因此你就可以計算在時間和空間的那一點尋找到電子的可能性。但是“宇宙波函數”定義的是所有可能存在的宇宙。如果宇宙波函數碰巧在定義某個特定宇宙時很大，那就意味著那個宇宙很可能會是一個特殊的宇宙。
霍金推動了這一觀點。他宣布，我們的宇宙是宇宙中特殊的存在。我們的宇宙波函數較大，而對於其他大多數宇宙則接近零。這樣，其他宇宙存在於多元宇宙中就有了微小但是確定的可能性。事實上，霍金試圖用這種方式得出膨脹率。在這幅圖景中，一個膨脹的宇宙比不膨脹的宇宙更有可能存在，因此我們的宇宙是膨脹的。
我們的宇宙來自時空泡沫的“虛無”，這一理論似乎完全無法驗證，但它符合一些簡單的觀測結果。首先，許多物理學家指出，我們宇宙中的正電荷總數和負電荷總數相抵剛好為零，這非常驚人，至少在實驗的精確性之內是如此。我們認為太空中的引力是主導力量，這是事實，但這不過是由於正負電荷精確地相互抵消了。如果地球上的正負電荷之間出現最最微小的不平衡，那麼它或許就足以將地球撕裂，戰勝將地球維持成一個整體的引力。要解釋正負電荷之間如此平衡有一個簡單的方法：假設我們的宇宙來自於“虛無”，並且“虛無”沒有電荷。
其次，我們的宇宙的旋轉為零。儘管科特·哥德爾用多年時間試圖通過累加各個星系的旋轉來證明宇宙在旋轉，但如今天文學家們相信整個宇宙的旋轉為零。如果宇宙出自“虛無”的話這個現象就很容易解釋了，因為“虛無”的旋轉為零。
第三，我們的宇宙出自“虛無”有助於解釋為什麼宇宙的物質－能量內容總和是如此之小，甚至可能是零。當我們將物質的正能量和與引力相關的負能量相加，兩者似乎完全相互抵消。根據廣義相對論，如果宇宙是封閉的、有限的，那麼宇宙的物質-能量總量應該剛好為零（如果我們的宇宙是開放的、無限的，這就不見得對了。不過暴脹理論確實表明我們宇宙中的物質-能量總量極小）。
這就留下了一些頗耐人尋味的問題：如果物理學家不能排除幾種平行宇宙的可能形式，那麼有可能與它們取得聯繫嗎？有可能造訪它們嗎？或者來自其他宇宙的生物是否有可能已經拜訪過我們？
與其他和我們的宇宙消相干的量子宇宙進行聯繫似乎非常不可能。我們與這些別的宇宙消相干的原因是我們的原子撞擊周圍環境中的無數其他原子，每當有碰撞發生，那個原子的波函數似乎會略有“崩潰”，即平行宇宙的數量減少。每次撞擊都使可能性的數量減少。數万億個這樣的原子“迷你崩潰”的總數造成了我們身體的原子完全在一個有限狀態中崩潰的假象。愛因斯坦的“客觀實際”（objective reality）是一種幻覺，由我們的身體中有如此多的原子這一事實造成，每個原子都與另一個碰撞，每次都減少了可能存在的宇宙的數量。
這就像從一架相機裡看一幅焦點沒對準的畫面。這與微觀世界相符合，在那裡一切都似乎是失真和模糊的。但隨著你調整相機的焦距，畫面就會變得越來越明晰。這對應了數万億次與鄰近原子的微型碰撞，每次都減少了可能存在的宇宙。以這個方法，我們能順暢地完成從模糊的微觀世界到宏觀世界的轉變。
因此，與其他和我們相近的量子宇宙相互影響的可能性並不是零，但是它隨著我們身體內原子的數量快速減小。由於在你的體內有數万億個原子，你能與由恐龍或者外星人組成的其他宇宙交流的可能性無窮小。你可以計算出，你或許要等待比宇宙的壽命還要長得多的時間才能等來這樣的事件發生。
因此，與量子平行宇宙取得聯繫的可能並不能被排除，伹由於我們已經與它們消相干，這會是極為稀有的事件。但是，在宇宙學中，我們會遭遇一種不同類型的平行宇宙：一種相互共存的多元宇宙，就像是在一個泡泡浴裡漂浮的肥皂泡。在多元宇宙中與其他宇宙取得聯繫是一個不同的問題。這無疑是一個非常難以完成、但對於III型文明而言有可能的任務。
如前文所述，在太空中打開一個洞或者放大時空泡沫所必需的能量相當於普朗克能量。在那個水平上所有已知的物理學定律都將失效。時空在那個能量水平上不穩定，而這就開啟了我們離開自己的宇宙的可能性（假設其他宇宙存在，並且我們沒有在整個過程中被殺死的話）。
這並不是一個純粹的學術性問題，因為宇宙中的所有智能生命終將面對宇宙的末日。最終，多元宇宙的理論或許能成為我們宇宙中所有智能生命的救贖。最近，來自正圍繞地球運轉的WMAP人造衛星的數據確認了宇宙正在以越來越快的速度膨脹。有一天，我們或許將全部在物理學家稱作大凍結的浩劫中滅亡。最後，整個宇宙將陷入黑暗，天空中所有的星星都不會再閃耀，宇宙將由死去的星體、中子星和黑洞組成，甚至連這些天體的原子也可能會開始衰變。溫度或許會達到接近絕對零度，使生命無法存在。
隨著宇宙向那一點接近，一個面臨宇宙最終死亡的先進文明可以考慮踏上去往其他宇宙的終極旅程。對於這些生物而言，選擇是被凍死或者離開。物理定律對於所有智能生命而言是一道死刑執行令，但在這些定律之中有允許逃脫的條款。
這樣一個文明必須利用巨大的核粒子加速器和大如一個太陽系或者星團的激光束來將巨大的能量集中於一點，以實現傳說中的普朗克能量。這麼做可能足以開大一個通往其他宇宙的蟲洞或大門。一個III型文明宇宙可能會在踏上去其他宇宙的旅程時使用可供他們利用的巨大能量打開一個蟲洞，離開死去的宇宙從頭來過。
儘管這些想法有部分顯得令人難以置信，但物理學家已經對它們進行了嚴謹的考慮。比如，在試圖理解大爆炸如何開始的時候，我們必須分析可能導致最初爆炸的條件。換言之，我們必須問：如何能在實驗室裡製造出一個嬰兒宇宙？斯坦福大學的安德烈·林第（Andrei Linde）暴脹宇宙學說的創造者之一，他說如果我們能製造出嬰兒宇宙，那“或許就是時候讓我們重新將上帝定義為比僅僅是宇宙的創造者更為成熟的事物了”。
這個構想並不新穎。多年前，當物理學家計算出點燃大爆炸所需的能量，“人們立刻開始好奇如果將大量能量放置於實驗室的一個空間中會怎樣——同時讓許多大砲開火。你能集中足夠的能最啟動一場迷你大爆炸嗎？”林第問。
如果將足夠的能量集中到一點上，所能得到的將是時空的一次坍縮，變成黑洞，再也沒有其他的了。但是，在1981年，麻省理工學院的艾倫·古斯和林第提出了“暴脹宇宙”理論，它到如今已在宇宙學家中引起了巨大的興趣，根據這一構想，大爆炸是從渦輪增壓膨脹開始的，比過去所認為的快得多。 （暴脹宇宙構想解決了宇宙學中的許多頑固問題，比如為什麼宇宙如此均勻一致。無論我們看什麼方位，從夜空的一部分到對面的一側，我們看到的都是均勻單一的宇宙，儘管在大爆炸之後沒有足夠的時間讓這些相距遙遠的地區取得聯繫。根據暴脹宇宙理論，這一迷題的答案是時空的一小塊相對均勻的碎片被放大成了整個我們可見的宇宙。）為了啟動膨脹，古斯假設在時間的開端有微小的時空氣泡，其中之一大大地膨脹，成為了今天的宇宙。
一下子，暴脹宇宙理論解答了大量的宇宙學疑問。除此之外，它符合所有如今從太空中WMAP和COBE人造衛星源源不斷傳來的數據。事實上，它無疑是大爆炸理論的主要候選者。
然而，暴脹宇宙理論提出了一系列令人窘迫的問題。這個氣泡為什麼會開始膨脹？是什麼使膨脹停止，造成瞭如今的宇宙？如果膨脹曾經發生過，那麼它還會再次發生嗎？具有諷刺意味的是，儘管宇宙膨脹構想是宇宙學中的先鋒理論，但關於是什麼使得膨脹開始以及它為何停止卻幾乎一無所知。
為了解答這些令人不安的疑問，麻省理工學院的艾倫·古斯和愛德華·法利（Edward Fahri）於1987年提出了另一個假設性的問題：一個先進的文明會如何使自己的宇宙膨脹？他們認為，如果他們能夠回答這個問題，他們或許也就能夠回答為什麼宇宙以膨脹開始這個深層次問題。
他們發現，如果將足夠的能量集中在一點上，微小的時空氣泡會自動生成。但如果氣泡過小，它們會消失，回復到時空泡沫中去。只有當氣泡夠大的時候，它們才能膨脹成一個完整的宇宙。
從外界來看，這一新的宇宙的誕生不會有多駭人，或許不比引爆一枚50萬噸當量的核彈更驚人。它看起來會像是一個小氣泡從宇宙中消失，造成了一次小型核爆炸。但是在氣泡之內，或許有一個新的宇宙膨脹而出了。想像一個肥皂泡分裂或派生出一個更小的氣泡，造成一個嬰兒肥皂泡。同樣地，在宇宙內，你將看到一場時空的巨大爆炸以及一個完整宇宙的誕生。
自1987年以來，已有許多理論試圖驗證引入能量是否可以使一個大氣泡膨脹成一整個宇宙。最被廣為接受的理論是，一種名叫暴脹子（inflaton）的新粒子破壞了時空的穩定，造成這些氣泡形成與膨脹。
最近的一場爭論在2006年爆發，物理學家們開始嚴肅對待使用磁單極子點燃嬰兒宇宙的提議。儘管只具有正極或者負極的磁單極粒子從未被發現過，但據信它們支配過最初的早期宇宙。它們過於巨大，很難在實驗室裡製造。但正是由於它們如此巨大，如果我們將更多能量注入一個磁單極子中，我們或許能夠點燃一個嬰兒宇宙，使其膨脹，變成一個真正的宇宙。
為何物理學家們想要製造一個宇宙？林德說：“從這個角度看來，我們人人都能成為上帝。”但是，希望製造一個新宇宙有更加實際的理由：最終，從我們的宇宙的死亡中逃脫。
有些物理學家將這一構想推廣得更遠，達到科幻的程度，以提問是否有智慧的存在參與設計了我們的宇宙。
在古斯/法利的圖景中，一個先進文明能創造出一個嬰兒宇宙，但是物理常數（例如電子和質子的質量，以及四種力的強度）是相同的。但如果一個先進文明能夠創造出基本常數略有不同的嬰兒宇宙呢？那麼，這一嬰兒宇宙將能夠隨著時間“進化”，每一代的嬰兒宇宙都與前一代略微不同。
如果我們把基本常數看作一個宇宙的“DNA”，那就意味著智能生命或許可以製造出與DNA有細微差別的DNA。最終，宇宙們將會進化，並且能夠進行繁殖的宇宙將會是那些具有允許生命存在與繁榮的最佳“DNA”的宇宙。物理學家愛德華·哈里森（Edward Harrison）在過去由李·斯莫林（Lee Smolin）提出的想法基礎上，提出了一種宇宙間的“自然選擇”。支配多元宇宙的宇宙恰恰是那些具有最佳DNA的宇宙，它們符合先進文明產生的要求，而先進的文明又反過來製造出更多嬰兒宇宙。 “適者生存”意味著最適宜產生先進文明的宇宙能生存。
如果這一構想正確，那它將可以解釋宇宙的基本常數為什麼是“微調”後適合生命的。這完全意味著具備適宜的基本常數的宇宙適合生命存在，是在多維宇宙中繁殖增生的宇宙。
（儘管這個“宇宙進化”構想頗具吸引力，因為它或許能解釋人擇原理問題，但該構想的難點在於其不可測試，並且無法被證明真偽。我們將不得不等到我們擁有一種完整的萬物至理才能弄懂這一構想。）
當前，我們的科技遠不足以證明這些平行宇宙的存在。因此，所有這些平行宇宙都算作“二等不可思議”——如今不可能，但不與物理定律相悖。在長達數千年到數百萬年的時間中，這些推測可能會成為一個III型文明新科技的基礎。
註釋：
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